EDA技术方法的研究

王丽霞 姜钧 付晓辉 付军荣 任小军 魏宁萍

(北京信息科技大学信控中心,北京 100101)

EDA技术方法的研究

王丽霞 姜钧 付晓辉 付军荣 任小军 魏宁萍

(北京信息科技大学信控中心,北京 100101)

随着EDA(电子设计自动化)技术的迅猛发展,社会对EDA设计人才的需求。各大高校都在开设相关的课程,针对我校自动化、智能科学与技术和电气及其自动化三个专业的EDA技术课程的教学安排、教学内容、教学模式和考核方式提出了一些改进。通过这些改进提高学生的学习兴趣和动手实践能力。

EDA技术 教学困境 改进措施

电子技术和计算机技术的迅猛发展推动了现代电子设计技术的不断发展。EDA(Electrontic Design Automation)技术成为了现代电子设计的重要方式。用人单位对EDA设计人才有了大量的需求。为适应学校培养高素质应用型、创新性人才的办学宗旨和社会的需求，我校也开设了“EDA技术”课程，课程的性质是专业选修课。

1 “EDA技术”课程的现状

传统的课程是以理论教学为主，实践教学为辅，以老师教为主，学生学为辅的模式。但是“EDA技术”课程的实践性非常的强，这个课程更注重动手和创新能力的培养。如果以传统的方式进行EDA技术课程的教学，培养出的学生会存动手能力差、遇到实际问题就不知所措的问题。针对教学中存在的问题和现状，在我校自动化、智能科学与技术和电气及其自动化专业近些年的EDA教学中，针对“EDA技术”课程的特点做出了一些探索。

2 教学安排与教学内容的改革

“数字电子技术”课程是自动化、智能科学与技术和电气及其自动化专业的一门专业基础课，主要是学习利用半导体器件设计电路板级的数字系统。EDA技术是利用软件在大规模可编程逻辑器件(CPLD或FPGA)上实现数字系统。两门课程有着千丝万缕的练习，如果数字电路基础没有打好或是两门课程开设的间隔较长，那么在EDA技术的学习过程中也会遇到较多的困难。

例如我校在10级电气及其自动化专业对“EDA技术”课程的设置在大四上半学期而“数字电子技术”课程是在大学二年级上半学期就已经学习了，这样在讲课中涉及到数字电路的知识学生有很多已经遗忘，给讲课带来了很多困难。

为此，对于12级以后的学生，在教学安排上确定的方案是在“数字电子技术”开课后的第一学期学习“EDA技术”。这样学生在具有较强的数电知识的条件下进行EDA技术的学习，学习效果有了明显的提升。

EDA技术作为一门利用全新的方式进行电子系统设计的课程，其设计方法与利用中小规模器件进行电路设计的方法有很大的不同。考虑到学生学习的过渡。为此，我校在课程内容的设置中也进行了调整，在“数字电子技术”课程的学习中加入了利用EDA技术的原理图的设计方法设计数字电路的内容，让学生提前接触EDA设计方式，设计思维逐渐转变，降低EDA技术课程的学习难度。

3 教学模式的改革

作为专业选修课，EDA技术的学时非常有限，以我校电气工程及其自动化专业为例，该专业10级的理论学时只有24学时。而在传统的EDA技术教学中，采用的方式是以讲解VHDL语言为主要内容，按部就班的介绍EDA的设计方法。因此只有突出重点才能有效的控制学时，因此以实验实践为主，以引导性教学为主。

在教学中以电子线路设计为基点，从实例介绍中引出VHDL语句的语法内容。在内容的设置中把数字系统设计中常用的电路分成不同的层次，由简单到复杂。每一个层次又分模块电路介绍，在讲解时首先给一个简单的例子，从这个例子中引出相关的VHDL语句的语法讲解，再提出相对复杂的例子要求学生用学过的语句进行设计。以数据选择器为例，在介绍时给出了一个2选1的数据选择器的实例，并且用不同的VHDL语句去实现，通过这个例子讲解了不同的语句和语法，再让学生动手设计一个4选1的数据选择器，并且要求用不同的VHDL语句实现，通过这样的教学方式提高了学生的学习兴趣。随着案例的增多，学生逐步掌握了EDA的设计流程。

这门课程是实践性比较强的课程，考虑学生如果能一边学习理论课一边动手实践的话，学习效果会更好。因此，我们采用了在实验室授课的方式。当然这种方式要求小班授课，学生人数不能太多，因此在选课的时候采取了限制选课人数，先选先得的方式。

以数据选择器的讲解为例，教师首先讲解一个2选1数据选择器的不同实现。紧接着由学生在自己的电脑上按照教师的讲解和要求设计并输入一个4选1的数据选择器，接下来由教师分析信号并绘制波形图进行仿真，随后学生也进行同样的工作。在此过程中，学生遇到的问题教师可以及时指导解决，教师也可以及时发现学生的学习情况，快速做出应变。通过这样一个过程，学生在课堂上学习理论的同时就掌握了利用QUARTUSⅡ软件进行设计输入和波形仿真的方法，增强了学生学习的积极性，教学效果明显增强。

4 考核方式的改革

以往在课程结束后，对于学生成绩的评定方式通常采用书面考试的形式，最终的考试成绩包括平时成绩、实验成绩和考试成绩相结合。平时成绩包括考勤及作业，占20%;实验成绩占20%;考试成绩占60%。这样评定方式不利于学生的发挥，造成了平时动手和实践能力还比较好的学生最后成绩不理想。为此采取了平时成绩+实验成绩+大作业成绩相结合的方式。其中大作业成绩的评定采用项目报告+答辩成绩相结合的方式，在项目评定时由学生当场演示自己的设计成果并讲解自己的设计。老师提出相关问题要求学生回答，根据学生回答和讲解情况给出答辩成绩。这样的考核方式即提高了学生的动手实践、答辩能力和撰写项目报告的能力。提高了学生的综合素质。

5 结语

“EDA技术”教学对实践性要求较高，因此对教学安排、教学内容及教学模式进行了改革和创新。通过一系列的改革有效调动了学生学习的积极性，大大增强了学生的综合能力。EDA教学探索中还存在很多问题需要解决，还需要我们相关的任课教师进行不断的研究和探讨。

[1] 潘松,黄继业.EDA技术实用程(第三版)[M].北京:科学出版社,2006.

[2] 张利,等.EDA 技术课程教学模式改革探索[J].中国电力教育,2011,(14):80-81.

[3] 郭超,等.“EDA技术”教学的改革探索[J].中国电力教育,2012,(33):45-46.